尚文躍

（寧夏神州輪胎有限公司，寧夏 銀川 750011）

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對輪胎的性能要求也逐漸提高。輪胎常在復(fù)雜和苛刻的條件下使用，承受著各種變形、負(fù)荷、力以及高低溫作用，因此必須具有優(yōu)良的承載性能、牽引性能和緩沖性能。全鋼載重子午線輪胎胎面是其關(guān)鍵部件，它是輪胎的最表層，保護(hù)胎體緩沖層和簾布層免受刺傷割破和沖擊磨損，通過花紋傳遞牽引力、轉(zhuǎn)向力和制動力。因此要求胎面具有良好的耐磨性能，一定的抓著力、防側(cè)滑性能，同時(shí)具有耐日光和耐臭氧老化、抗刺扎等性能[1]。

胎面氣孔率是影響輪胎性能的重要因素。輪胎生產(chǎn)過程中的重要工序之一是胎面擠出，胎面擠出質(zhì)量直接影響成品輪胎的質(zhì)量[2-3]。胎面擠出過程中經(jīng)常出現(xiàn)氣孔率較高的現(xiàn)象，部分?jǐn)D出胎面氣孔率超過3.5%，有時(shí)甚至達(dá)到5%以上，造成擠出胎面尺寸與質(zhì)量較差，甚至無法使用，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行[4-5]。此外，擠出胎面氣孔率過大會影響成品輪胎的耐磨性能，胎面出現(xiàn)掉塊、花紋溝裂等現(xiàn)象[6-8]。因此，減小擠出胎面氣孔率尤為重要。

影響胎面氣孔率的因素很多，主要包括膠料配方、混煉工藝和擠出工藝等。本工作主要探討膠料配方、螺桿轉(zhuǎn)速、破膠方式、擠出主機(jī)、供膠溫度、喂料寬度和膠料門尼粘度對全鋼載重子午線輪胎胎面氣孔率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要設(shè)備和儀器

H10/C8/C4.5型三復(fù)合擠出生產(chǎn)線，特樂斯特機(jī)械（上海）有限公司產(chǎn)品；H10/C8型兩復(fù)合擠出生產(chǎn)線，天津賽象科技股份有限公司產(chǎn)品；Φ250型擠出機(jī)，桂林橡膠設(shè)計(jì)院有限公司產(chǎn)品；XK-660型開煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；M200型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 胎面氣孔率影響因素試驗(yàn)

（1）膠料配方。分別采用1號和2號擠出線擠出配方A和B兩種膠料，工藝參數(shù)見表1。

表1 不同膠料配方試驗(yàn)工藝參數(shù)

（2）螺桿轉(zhuǎn)速。采用1號擠出線在不同螺桿轉(zhuǎn)速下擠出配方A膠料，工藝參數(shù)見表2。

表2 不同螺桿轉(zhuǎn)速試驗(yàn)工藝參數(shù)

（3）破膠方式。采用1號擠出線以不同破膠方式擠出配方A膠料，工藝參數(shù)見表3。

表3 不同破膠方式試驗(yàn)工藝參數(shù)

（4）擠出主機(jī)。分別采用1號和2號擠出線主機(jī)擠出配方A膠料，工藝參數(shù)見表4。

表4 不同擠出生產(chǎn)線主機(jī)試驗(yàn)工藝參數(shù)

（5）供膠溫度。采用1號擠出線在不同供膠溫度下擠出配方A膠料，工藝參數(shù)見表5。

表5 不同供膠溫度試驗(yàn)工藝參數(shù)

（6）喂料寬度。采用1號擠出線在不同喂料寬度下擠出配方A膠料，工藝參數(shù)見表6。

表6 不同喂料寬度試驗(yàn)工藝參數(shù)

（7）膠料門尼粘度。采用1號擠出線擠出不同門尼粘度配方A膠料，工藝參數(shù)見表7。

表7 不同門尼粘度膠料試驗(yàn)工藝參數(shù)

在驗(yàn)證某一影響因素時(shí)，其他參數(shù)基本相同，參數(shù)測量波動值在正常范圍內(nèi)；螺桿轉(zhuǎn)速試驗(yàn)時(shí)溫度和壓力的差異均由螺桿轉(zhuǎn)速變化引起。

2 結(jié)果與討論

分別研究胎面膠生產(chǎn)過程中不同因素對擠出胎面氣孔率的影響。

2.1 膠料配方

膠料配方對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表8。

由表8可見：在螺桿轉(zhuǎn)速相同的情況下，1號線擠出的配方A和配方B膠料的胎面氣孔率分別為2.85%和1.38%，配方A膠料的擠出胎面氣孔率比配方B膠料大1.47%；2號線擠出的配方A和配方B膠料的胎面氣孔率分別為2.76%和0.51%，配方A膠料的胎面氣孔率比配方B膠料大2.25%。由此可見，配方A膠料擠出胎面氣孔率均明顯大于配方B膠料擠出胎面，說明膠料配方對擠出胎面氣孔率影響較大。

表8 膠料配方對胎面氣孔率的影響

2.2 螺桿轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表9。

由表9可見，采用配方A膠料在1號擠出線進(jìn)行生產(chǎn)，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)分別為24.2和18.0 r·min-1時(shí)，擠出胎面氣孔率分別為3.66%和2.16%。這說明相同的膠料在相同擠出機(jī)的不同螺桿轉(zhuǎn)速下，擠出胎面氣孔率也不一樣，螺桿轉(zhuǎn)速越小，氣孔率越小。因此降低螺桿轉(zhuǎn)速可以有效減小擠出胎面氣孔率，但是螺桿轉(zhuǎn)速太低會影響生產(chǎn)效率，因此具體生產(chǎn)時(shí)要予以綜合考慮。

表9 螺桿轉(zhuǎn)速對胎面氣孔率的影響

2.3 破膠方式

破膠方式對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表10。

由表10可見，采用配方A膠料在1號擠出線進(jìn)行生產(chǎn)，擠出機(jī)破膠后擠出的胎面氣孔率為3.11%，而開煉機(jī)破膠后擠出胎面氣孔率為2.12%，明顯小于使用擠出機(jī)破膠的胎面。由此可見，對于減小擠出胎面氣孔率來說，采用開煉機(jī)破膠具有優(yōu)勢。

表10 破膠方式對胎面氣孔率的影響

2.4 擠出主機(jī)

擠出主機(jī)對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表11。

由表11可見，采用型號相同的兩臺主機(jī)（均采用Φ250熱喂料擠出機(jī)，開煉機(jī)破膠），在相同工藝條件下，1號線主機(jī)擠出胎面氣孔率為0.40%，2號線主機(jī)擠出胎面氣孔率為2.12%。分析其原因主要是擠出機(jī)的螺桿形式、螺桿壓縮比及螺桿磨損程度等因素都會不同程度地影響擠出胎面氣孔率，因此當(dāng)不同主機(jī)擠出胎面氣孔率差異較大時(shí)，可從上述方面進(jìn)行原因查找。

表11 擠出主機(jī)對胎面氣孔率的影響

2.5 供膠溫度

供膠溫度對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表12。

表12 供膠溫度對胎面氣孔率的影響

由表12可見，按正常供膠溫度進(jìn)行熱喂料供膠，擠出胎面氣孔率為3.72%，采取措施降低供膠溫度后，擠出胎面氣孔率減小為2.50%。因此通過降低熱喂料供膠溫度可以有效減小擠出胎面氣孔率。

通?？梢酝ㄟ^在供膠大車旁或供膠運(yùn)輸帶上加裝風(fēng)扇、延長供膠的有效距離、供膠大車使用變頻電動機(jī)以減小其轉(zhuǎn)速等途徑來降低熱喂料供膠溫度。

2.6 喂料寬度

喂料寬度對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表13。

表13 喂料寬度對胎面氣孔率的影響

由表13可見，在相同工藝條件下，減小熱喂料供膠寬度，擠出胎面的氣孔率先減小后增大。由此可見，供膠寬度過大或過小，胎面氣孔率均會有所增大。因此，選擇適宜的供膠寬度可減小擠出胎面氣孔率。

2.7 膠料門尼粘度

膠料門尼粘度對擠出胎面氣孔率的影響測試結(jié)果見表14。

由表14可見，在相同的工藝條件下，門尼粘度較大的膠料擠出胎面的氣孔率較大。因此可以通過適當(dāng)控制膠料的門尼粘度來減小擠出胎面氣孔率。

表14 膠料門尼粘度對胎面氣孔率的影響

3 結(jié)論

研究了膠料配方、螺桿轉(zhuǎn)速、破膠方式、擠出主機(jī)、供膠溫度、喂料寬度和膠料門尼粘度對擠出胎面氣孔率的影響，得到以下結(jié)論。

（1）膠料配方和擠出主機(jī)不同，擠出胎面氣孔率差異較大。膠料配方的調(diào)整要考慮輪胎的使用路況等條件。擠出主機(jī)可選擇壓縮比較高的螺桿，并維護(hù)好螺桿間隙，減少擠出時(shí)的膠料回流。

（2）減小螺桿轉(zhuǎn)速和膠料門尼粘度、降低供膠溫度可減小擠出胎面氣孔率。螺桿轉(zhuǎn)速對胎面氣孔率的影響較大，在實(shí)際生產(chǎn)中要協(xié)調(diào)其與生產(chǎn)效率的關(guān)系。

（3）相比于擠出機(jī)破膠方式，采用開煉機(jī)破膠擠出胎面的氣孔率相對較小。可根據(jù)工廠實(shí)際情況選擇開煉機(jī)或擠出機(jī)進(jìn)行破膠。

（4）喂料寬度過大或過小，擠出胎面氣孔率均會有所增大，可通過多次試驗(yàn)選擇合適的喂料寬度。

除了本工作研究的擠出胎面氣孔率影響因素外，在膠料配方中加入石墨烯材料、改進(jìn)冷卻方式等方法也可以有效減小胎面氣孔率，在以后的實(shí)際生產(chǎn)中會不斷摸索新的改善方法。